高密度电法在水平定向钻穿越孔壁稳定性检测中的应用

为探索中粗砂地层水平定向钻穿越成孔性能,对采用密度电法探测水平定向钻钻孔坍塌的可行性进行了研究,并通过室内模拟试验对穿越过程中的孔形变化进行实时监测。同时,通过对比分析法对测试数据进行了定性分析,结果表明采用高密度电法能够很好地测量充满泥浆钻孔中发生的坍塌,并能通过断面等值线图推断塌孔的位置。      

水平定向钻在南水北调配套工程输水管线穿越中的应用研究:以沙颍河穿越工程为例

以沙颍河水平定向钻2号管穿越工程为例,应用理论分析及数据分析的方法对施工过程中导向孔钻进6次、扩孔扭矩大且耗时长、回拖管道时发生扩孔器断裂事故等问题进行了研究,总结了大直径水平定向钻穿越施工的经验与教训,为今后水平定向钻进技术在南水北调等资源和能源管道项目中的应用提供重要借鉴。研究结果显示:地磁有线控向系统+无线控向系统的双控向系统可有效降低导向孔失败风险;泥浆配制及净化设备不完善是引起沙颍河穿越工程施工不顺利的重要原因;根据地质条件选择合适的钻具可有效提高施工效率;回拖扩孔器断裂的原因是疲劳断裂,采用人工顶管法处理事故有借鉴意义;松散地层中连续施工可降低孔壁失稳风险。      

水平定向钻穿越冰水沉积层技术探索与实践

油气长输管道常采用水平定向钻(HDD)方式穿越河流,我国四川盆地内一些河流地层以冰水沉积为主,其中含有大量的卵砾石,穿越施工风险较高,结合兰成渝输油管道某河流穿越改造工程,对冰水沉积地层特点以及相应的穿越风险因素进行了分析,选择了合理的钻具组合,并针对钻具组合进行了钻具受力分析,确定钻杆最大应力为171.5 MPa,选择的钻杆能够满足施工要求。考虑到冰水沉积地层特点,采用套管隔离表层卵砾石、大直径钻头和带有角度泥浆马达、高黏度泥浆护壁、改性环氧玻璃钢外防腐层防护等措施,现场实施结果显示,定向钻钻孔稳定性良好,管道回拖施工过程中回拖力平稳,为水平定向钻穿越卵砾石层提供了新的思路。      

霄雲煤矿井下突水定向井钻孔堵水施工技术及注浆方法

根据霄雲煤矿1313工作面突水情况,以及该突水点周围地层和构造,针对该突水点采用定向钻孔施工技术进行堵水施工,同时施工4个定向钻孔,其中施工2个突水通道注浆孔XY1、XY2封堵通道,定向封堵通道孔找准涌水通道是钻孔施工的关键;2个盖帽钻孔XY3、XY4,定向盖帽孔对准突水点封堵并提高注浆水头压力是钻孔施工的关键;钻孔钻穿突水点附近上方的采空区顶板,通过向突水点附近的采空区注入石子、沙子、水泥等封堵出水点,起到封盖出水点的作用。采用下行方式注浆,逢漏（漏失量大于10m3/h）注浆封堵。根据钻探揭示的实际地质及水文地质条件,对钻孔的裸孔段,采取下行、大小间歇、复扫、复注的方式,达到注浆终止条件为止,凝固24h后,继续钻进,遇漏重复注浆,直至设计终孔深度为止。     

曹妃甸近岸海域垂向悬沙含量遥感反演

利用遥感技术监测水体悬浮泥沙含量是海洋水色遥感的一个重要研究方向。本文以曹妃甸近岸海域4个剖面35个站点开展的现场光谱测量、同步采集的不同深度悬浮泥沙含量样品数据为基础,采用Landsat-5 TM遥感数据,建立水体表、中、底层悬沙含量遥感反演模型,并研究悬沙垂向上的空间分布规律。结果表明,曹妃甸近岸海域泥沙含量在垂向上有明显的相关性,以Landsat-5 TM影像反射率比值（R_TM3/R_TM2）为因子,构建优化的悬浮泥沙含量遥感反演模型,各层模型平均相对误差都在30%以内,表层和中层的平均绝对误差在6 mg/L以下,均方根误差小于10 mg/L,底层的精度略低于表层和中层。研究结果为进一步研究海洋环境泥沙运移规律、优化水动力作用下泥沙运移模型提供支持。     

十堰至天水高速公路磨河村隧道工程地质条件分析

通过对隧址区地形地貌、地层岩性、地质构造、岩土体工程地质特征等的调查,结合工程物探、地质钻探,岩体物理力学试验和地质测绘等勘察成果,分析了隧道洞身及进出口处围岩的稳定性,指出隧道施工过程中可能会遇到的工程地质问题,并提出了超前地质预报、支护、预防地质灾害、保护生态环境等施工措施和建议。     

适用于中粗砂岩地层水平定向钻进的泥浆方案设计

在中粗砂岩地层进行水平定向钻进扩孔施工时会产生大量岩屑。钻屑常常无法及时排除,严重影响工程安全。通过泥浆试验研究了泥浆中各组分对泥浆性能的影响,证明随着膨润土、Na₂CO₃、Na-CMC、XC各成分加量的增加,泥浆黏度均呈现增长的趋势。Na-CMC加量对泥浆塑性黏度有较大影响,XC加量对泥浆静切力有较大影响。通过正交试验确定了最优泥浆方案,为现场施工提供了参考数据。      

柴达木盆地三湖坳陷区域性盐壳发现及生物气勘探地质意义

利用地震解释、X线衍射全岩定量分析,结合孔隙度、渗透率等资料,分析三湖坳陷北斜坡带陵间断裂带东段近水平、穿时的盐壳生物气成藏地质意义,确定盐壳分布范围、岩性、物性及形成时间等。结果表明:柴达木盆地三湖坳陷盐壳分布面积为812 km~2,厚度近60 m,以石盐为主,岩性致密,具有极好的封盖能力;盐壳形成时间早于生物气大规模排放期,与生物气的生成、运移形成良好的时间配置,为有效的封盖层;来源于中央凹陷区的生物气以水溶气形式伴随地层水自南向北运移,地层水矿化度增加,天然气不断析出,在盐下背斜圈闭和盐壳侧向封堵圈闭中聚集成藏;预测盐壳发育区生物气资源量为920×10~8 m~3,盐下背斜型圈闭和盐壳侧向封堵型圈闭资源量为500×10~8 m~3,勘探潜力巨大。该结果为三湖坳陷下一步生物气勘探提供指导。     

空气泡沫钻进机理初探与相关因素

本文介绍了空气泡沫的结构和流动性质;阐述空气泡沫保护孔壁和岩矿心机理、防漏堵漏机理、携带岩粉机理和对钻头的冷却作用:对其相关因素泡沫的寿命及添加剂的防塌作用。文中叙述了泡沫携带岩粉能力的现场试验和理论计算对比,认为岩屑与泡沫的上升速度基本上是同步的。提出以衰减率的计算公式来鉴别泡沫的性能以利于掌握和运用。推荐了在斜孔和不稳定长孔段的地层中钻进,配合采用添加剂更有利于提高应用效果。     

河南省内乡-淅川地区边缘成矿体系与成矿预测

河南内乡—淅川地区具有一完整的边缘成矿体系。应用边缘成矿理论,通过野外对该区控矿要素的实际调研和室内对比分析,提出了豫西南内乡—淅川地区边缘成矿体系的新认识。一级成矿边缘为华北板块与扬子板块边缘对接处(山阳—西峡断裂带两侧),控制了两个跨省大型成矿带的形成;二级成矿边缘为区域深大断裂边缘,控制区域成矿带形成;三级成矿带边缘为岩体边缘、次级断裂带边缘和地层交界面等,控制矿田、矿床的形成;四级成矿边缘为岩体边缘不同岩相分界面、不同岩性层间面和构造形态、产状变化处。不同边缘交叉、叠合地段是成矿最有利地段。研究表明,边缘成矿体系的形成与地质异常事件密切相关,板块活动、区域构造、火山、岩浆侵入、沉积环境演化是边缘成矿体系形成的主导因素。根据边缘成矿规律进行了成矿预测,指出主要找矿方向和有利找矿区段(靶区)。     

Optimization of ice cuttings transportation by cable-suspended core auger drills

Ice cores contain an abundance of information about the Earth''s climate in the past,and recovered from shallow drilling down to 300--350 m give sufficient information for reconstructing of the last climatic chan- ges and for monitoring of pollution from human being． Cable-suspended core auger drills use an armored cable with a winch to provide power to the down-hole motor system and to retrieve the down-hole unit． Because of their lightweight,convenient transportation and installation,high penetration rates and low power consumption, core auger drills are widely used for shallow drilling in ice． Nowadays at least 14 types of auger electromechani- cal drills were designed and tested in different foreign and national glaciological laboratories． However,auger options were usually determined by experience,and the main parameters (helix angle of the fights and rotational speed) are varied in a wide range from drill to drill． If parameters of auger are not chosen properly,poorly en- gineered drills had troubles with low efficiency of cuttings transportation,jam of ice cuttings,repeated fragmen- tation,cutters icing and stop penetration,abnormal power consumption,high rotation torques,and so on． Thus,this paper presents the method of optimization of ice cuttings transportation of cable-suspended core auger drill on the base of the theory of rotary auger． As the result,the optimal helix angle was determined correspond- ing to the rotational speed from the transportation efficiency point of view．     

基于内外功率比的非直线坡面型边坡的稳定系数研究

在边坡稳定性上极限分析中,由于考虑了材料的理想弹塑性本构关系与相关流动法则,相比极限平衡法更符合岩土材料的特征。在以往的二维边坡极限分析上限法中,要求坡面形态为规则的直线,而无论是天然边坡还是人工边坡,边坡的坡面形态往往并非规则的直线。此外,以往的边坡极限上限分析中得到的稳定数N_s=c/γH主要针对土坡的临界高度计算,且未考虑孔压等外力对边坡施加的外功率。不同于传统极限平衡法采用静力学的平衡条件,本研究针对非直线型坡面边坡稳定性问题,假定滑动面为对数螺旋线,基于极限分析上限定理和虚功原理,提出了一种边坡发生旋转破坏时旋转中心的确定方法,推导出了非直线型坡面边坡的重力虚功功率和能量平衡方程的解析解,并提出了基于内、外功率之比的稳定系数K用以评价边坡的稳定性。通过算例比较了不同形态天然边坡的稳定性和人工削坡对边坡稳定性的影响,并分析了边坡的坡度(β)、土体的内摩擦角(φ)、黏聚力(c)以及孔压系数(r_u)对稳定系数K的影响规律。对于坡度较大的边坡,通过削坡改变坡面形态提高了边坡的稳定系数K。稳定系数K随黏聚力的增加而非线性增大,随孔压系数的增加而...     

滇东南洒西钨铍矿床成矿流体来源和演化: 来自流体包裹体和H-O同位素证据

洒西钨铍矿床位于滇东南老君山钨锡多金属成矿区。确定早期似层状矿体和晚期脉状矿体的流体性质、来源和演化过程, 并对其流体地球化学和同位素进行约束, 可以有效探讨洒西钨铍矿床成矿机制, 为老君山矿集区下一步找矿工作提供理论思考。洒西钨铍矿床脉状矿体的形成经历了硅酸盐阶段、氧化物-硫化物阶段和碳酸盐-萤石阶段, 白钨矿和绿柱石主要形成于前两阶段。对洒西钨铍矿床脉状矿体不同阶段石英中的流体包裹体进行了岩相学特征、显微测温、激光拉曼光谱分析等研究, 并对早期似层状矿体和晚期脉状矿体矿石中石英的氢-氧同位素组成进行了测试。结果表明: 该矿床内脉状矿体的流体包裹体主要有富液相包裹体、富气相包裹体和含子矿物多相包裹体3种类型。流体包裹体的气相成分以H₂O主, 含少量还原性气体如C₂H₂等, 液相成分也以H₂O为主。从硅酸盐阶段到碳酸盐-萤石阶段, 包裹体的均一温度和盐度(NaCl_eq)峰值范围分别为240~360℃、2.35%~13.81%;220~310℃、4.03%~9.86%和190~270℃、2.41%~6.88%。从硅酸盐阶段到碳酸盐-萤石阶段, 成矿流体的温度呈现降低趋势, 盐度也呈降低趋势。成矿流体总体上属中-高温度、低盐度、贫CO₂、含部分还原性气体的NaCl-H₂O流体体系。早期似层状矿体石英样品δD_V-SMOW值变化范围小, 为-102.8‰~-99.0‰, δ18O_V-SMOW值为11.7‰~13.0‰, δ18O_H2O值为3.16‰~6.46‰; 晚期脉状矿体氧化物-硫化物阶段石英样品δD_V-SMOW值变化范围较大, 为-99.6‰~-69.5‰, δ18O_V-SMOW值为11.2‰~14.1‰, δ18O_H2O值为3.08‰~6.73‰。综合表明成矿流体主要是岩浆水, 混合有少量大气降水或有机水, 流体可能发生了沸腾作用, 加之温度的降低, 导致晚期脉状矿体氧化物-硫化物阶段主要成矿物质的沉淀。洒西钨铍矿床属于中高温热液矿床。      

下侏罗统辛涅缪尔阶—普林斯巴阶界线地质事件研究进展

早侏罗世经历了赫塘期、辛涅缪尔期、普林斯巴期和土阿辛期, 其中土阿辛期大洋缺氧事件(T-OAE)被广泛研究。但在辛涅缪尔阶-普林斯巴阶界线处, δ13C_org及δ13C_carb曲线均发生负偏, 局部伴随黑色页岩沉积。其在英国、法国、意大利、葡萄牙以及中国等地区都有记录, 碳同位素的变化伴随着环境、气候的变化, 研究显示该事件可能是全球性的, 被称为“S-P界线事件”(SPBE)。此次地质事件与T-OAE事件类似, 也显示了一次大洋缺氧事件, 其发生时有轻碳同位素被排入了大气系统中, 但是轻碳同位素的来源尚不明确, 部分学者认为是大火成岩省喷发时排放的轻碳物质注入了海洋-大气系统所致。目前对该事件的研究主要集中于欧洲海相地层, 其对陆地生态系统的影响还知之甚少。我国四川盆地下侏罗统湖相沉积发育良好, 下侏罗统自流井组东岳庙段沉积有与大安寨段(T-OAE发生层段)类似的黑色页岩及介壳灰岩, 其有机碳同位素负偏, 显示了S-P界线事件的影响, 其与T-OAE类似也对四川盆地早侏罗世古湖泊产生了影响。      

Method for predicting cuttings transport using artificial neural networks in foam drilling

Foam is used widely in underbalanced drilling for oil and gas exploration to improve well perfor-mance.Accurate prediction of the cutting transport and pressure loss in the foam drilling is an important way to prevent stuck pipe,lost circulation and to increase the rate of penetration(ROP).In foam drilling,the cuttings transport quality may be defined in terms of cuttings consistency and downhole pressure loss,which are controlled by many factors.Therefore,it is very difficult to establish the mathematical equation that reflects nonlinear relationship among various factors.The field and experimental measurements of these parameters are time consuming and costly.In this study,the authors suggest a cuttings transport mathematical modeling using BPN(back propagation network),RBFN(radial basis function network)and GRNN(general regression neural network)based on various experiment data of cuttings transport of previous researchers and compared the result with experiment data.Results of this study show that the GRNN has a correlation coefficient of 0.99962 and an average error of 0.15 in training datasets,and a correlation coefficient of 0.99881 and an average error of 0.612 in testing datasets,which has higher accuracy and faster training velocity than the BP network or RBFN network.GRNN can be used in many mathematical problems for accurate estimation of cuttings consistency and downhole pressure loss instead of field and experimental measurements for hydraulic design in foam drilling operation.     

DNAPL场地污染通量升尺度预测的敏感性分析

重非水相液体(DNAPL)污染问题日益严重。为评估DNAPL污染场地的环境风险, 常采用升尺度模型推估DNAPL污染源区溶解相的质量通量(溶解通量)。由于升尺度模型中的参数较多, 调查成本较高, 因此需筛选模型中的关键参数, 指导实际污染场地设计合理的观测数据采集方案。首先对升尺度模型中6个参数(地下水平均流速q、标准化浓度C₀/Ceq、离散状DNAPL质量比例GF₀、初始时刻离散状DNAPL贡献的通量比例f_g、拟合参数β₁及β₂)开展全局敏感性分析, 识别其中关键参数, 进而采用局部敏感性分析定量化关键参数的变化对通量预测的影响。研究结果表明, 参数q、C₀/Ceq、GF₀和f_g对通量预测有较大影响。q和C₀/Ceq在整个衰减过程中敏感性均相对较高, GF₀和f_g随着衰减过程的进行, 敏感性不断增高, 分别在衰减中后期和后期达到峰值; 对于不同结构的污染源区, q或C₀/Ceq增大时, 通量的增幅基本不变。随着污染源区中离散状DNAPL和池状DNAPL间的质量比例(GTP)增大, GF₀或f_g增大时, 其对通量预测的影响不断增大或减小。因此在预测溶解通量时需将调查成本重点应用于q和C₀/Ceq; 在合理设计污染源区修复方案时, 应重点调查GF₀; 在预测污染源区寿命时, f_g为重要调查对象; 对于所有结构的污染源区, q和C₀/Ceq均为重要调查对象, 对于GTP较大的污染源区, 应将调查成本重点应用于GF₀, 对于GTP较小的污染源区, 应重点调查f_g。      

音频大地电磁法在某隧道勘察中的应用

新建池州到黄山铁路是一条致力服务于旅游业的高速铁路,全线隧道比超过60%,该铁路设计多条长大隧道,其中某隧道全长8986m,洞身距离地表的最大高差达775m,一般的勘探方法很难达到这个深度,而且隧道沿线沟壑纵横、地貌多变,断裂构造非常发育,地下暗河众多,地质情况极其复杂。音频大地电磁法勘探深度较大、施工成本低、对低阻分辨率较高,它装备轻便,通过性好,目前已成为国内外用于山区长大深埋隧道勘察的主要方法。该文介绍了音频大地电磁测深法的工作原理、野外技术方法和资料处理流程,阐述了该方法在某隧道勘察中的实际应用效果。该隧道的音频大地电磁测深工作野外数据采集精度较高,数据处理方法得当,基本查明了隧道沿线地层分布情况及断层等不良地质体特征,推断成果与钻探结果吻合较好,圆满完成了预期任务,依据物探结果对地层完整性进行了评价,对隧道围岩进行了分级划定,为下一步隧道施工提供了可靠的地球物理依据,也为今后类似工作起到了一定的借鉴作用和参考价值。     

Numerical simulation on the process of saltwater intrusion and its impact on the suspended sediment concentration in the Changjiang (Yangtze) estuary

To study the relationship between sediment transportation and saltwater intrusion in the Changjiang (Yangtze) estuary, a three-dimensional numerical model for temperature, salinity, velocity field, and suspended sediment concentration was established based on the ECOMSED model. Using this model, sediment transportation in the flood season of 2005 was simulated for the Changjiang estuary. A comparison between simulated results and observation data for the tidal level, flow velocity and direction, salinity and suspended sediment concentration indicated that they were consistent in overall. Based on model verification, the simulation of saltwater intrusion and its effect on sediment in the Changjiang estuary was analyzed in detail. The saltwater intrusion in the estuary including the formation, evolution, and disappearance of saltwater wedge and the induced vertical circulation were reproduced, and the crucial impact of the wedge on cohesive and non-cohesive suspended sediment distribution and transportation were successfully simulated. The result shows that near the salinity front, the simulated concentrations of both cohesive and non-cohesive suspended sediment at the surface layer had a strong relationship with the simulated velocity, especially when considering a 1-hour lag. However, in the bottom layer, there was no obvious correlation between them, because the saltwater wedge and its inducing vertical circulation may have resuspended loose sediment on the bed, thus forming a high-concentration area near the bottom even if the velocity near the bottom was very low during the transition phase from flood to ebb.     

地下水硫酸盐溯源的进展、问题和发展趋势

识别地下水溶解性硫酸盐来源及其生物地球化学循环过程是保障饮用水安全和水生态安全的重要前提,对于地下水资源的管理和保护具有重要的意义。在广泛查阅文献的基础上,总结了不同地下水硫酸盐来源δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4值域范围;综述了地下水硫酸盐溯源及硫生物地球化学循环过程解析的研究进展,指出了存在问题和发展趋势。地下水硫酸盐来源识别方法经历了水化学方法→单同位素→双同位素→多同位素和多示踪剂定性识别→定量评估的发展历程;因特定地域来源的硫、氧同位素差异和生物地球化学转化过程等因素的影响,地下水硫酸盐溯源尚存在较大的不确定性。建议在地下水流系统框架上结合土地利用分布,布置采样点采集污染源和地下水样品,测定水化学和硫酸盐的硫氧同位素值及其他辅助性示踪剂同位素值或浓度,利用多学科、多方法充分融合研究区水文地球化学、渗流场、土地利用等信息,解析地下水硫酸盐的来源及其贡献,以支撑地下水资源保护和污染防治的科学实施。